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达尔文与拉马克进化学说的比较
项目 拉马克的进化学说 达尔文的自然选择学说
中心思想
区别 进化原因
变异方向
适应性
进化方向
联系 变异是不定向的，本来就有；环境和生物都不决定变异的方向
适者生存，不适者被淘汰
自然选择决定
变异是定向的，环境和生物意愿可决定变异的方向
环境和生物意愿决定的变异都适应环境
生物自身决定
认为生物不是神造的，而是由更古老的生物进化来的，即简单→复杂、低等→高等，且都是“渐变”的结果
遗传和变异是生物进化的内因，环境条件改变是生物进化的外因
外界环境影响是生物进化的主要原因
过度繁殖、生存斗争、
遗传变异、适者生存
用进废退和获得性遗传
第六章 生物的进化
第3节 种群基因组成的变化与物种的形成
（第一课时）
种群基因组成的变化
问题探究：先有鸡还是先有蛋？
讨论：你同意哪位同学的观点？你的答案和理由是什么？
这两种观点都有一定的道理，但都不全面。
因为它们忽视了鸡和蛋在基因组成上的一致性，也忽视了生物的进化是以种群为单位而不是以个体为单位这一重要观点。
生物进化的过程是种群基因库在环境的选择作用下定向改变的过程，以新种群与祖先种群形成生殖隔离为标志，并不是在某一时刻突然有一个个体或一个生殖细胞成为一个新物种。
甲同学：当然是先有鸡蛋了，因为只有生殖细胞产生的基因突变才能遗传给后代，体细胞即使发生了基因突变，也不能影响后代的性状。
乙同学：不对，人们在养鸡过程中，是根据鸡的性状来选择的，只让符合人类需求的鸡繁殖后代，因此是先有鸡后有蛋。
先
有
谁？
问题探究：
假定猕猴群体中有一只雄性个体发生了变异（超猴），变异使其在生存斗争中获得了优势。
1. 超猴使其所在的群体强大起来，但它却没有合适伴侣孤独一生，其死后猕猴群体又恢复到原来的样子，这能不能说猕猴群体进化了？
2. 假如超猴降低一点择偶标准，与普通雌性交配生小猴子。当超猴死去，多年之后，超猴的表型（基因）能不能在群体中扩散开来？
不能
能
思考·讨论：
自然选择直接作用的是生物的个体，而且是个体的表型。但是，在自然界，没有哪个个体是长生不死的，个体的表型会随着个体的死亡而消失，决定表型的基因却可以随着生殖而世代延续，并且在群体中扩散。
研究生物的进化，仅研究个体和表型是不够的，还必须研究群体基因组成的变化。
①一片树林中的全部猕猴 （ ）
②一个湖泊中的全部鱼 （ ）
③农贸市场上售卖的鸡群 ( )
④一个草地上的所有蒲公英 （ ）
⑤卧龙自然保护区中的全部大熊猫 （ ）
⑥一片草地上的成年野兔 ( )
一、种群与种群基因库
1. 种群的概念
生活在 的 的 的集合。
全部个体
一定区域
同种生物
种群是生物 的基本单位。
繁殖和进化
组成种群的个体并不是机械地集合在一起，雌雄个体可以通过繁殖将各自的基因遗传给后代。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，基因却代代相传。
√
√
√
×
×
×
2. 种群的特点
一、种群与种群基因库
2. 种群基因库
A. 种群基因库
一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫作这个种群的基因库（大小与种群个体数量和个体的基因座数有关）。
B. 基因频率
在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值。
基因频率
=
某基因的数目
控制该性状的等位基因总数
×100%
C. 基因型频率
某种基因型个体占种群总数的比值。
基因型频率
=
某基因型的个体数
该种群个体总数
×100%
aa
AA
Aa
Aa
AA
Aa
AA
Aa
aa
Aa
一、种群与种群基因库
基因频率的计算方法（概念法）
①若某基因位于常染色体上或X、Y同源区段上。
【例1】某昆虫种群中，绿色翅的基因为A，褐色翅的基因为a，从种群中随机抽出100个个体，调查发现AA、Aa、aa的个体分别占30、60、10，那么A、a的基因频率是多少？
A+a=
1
各色昆虫=100个 → 颜色基因200个
纯合绿色（AA）=30个
杂合绿色（Aa）=60个
纯合褐色（aa）=10个
绿色基因频率
褐色基因频率
→绿色基因30x2+60=120个
→褐色基因10x2+60=80个
=80/200=40%
=120/200=60%
一、种群与种群基因库
基因频率的计算方法（概念法）
②若某基因只位于X染色体上
【例2】某工厂有男女职工各200名，对他们进行调查时发现，女性色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中色盲基因的基因频率为多大？
基因频率
=
某基因的数目
雌性个体数×2+雄性个体数
×100%
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
人数 180 15 5 189 11
基因的总数：XB+Xb=200×2+200×1（200×(2+1)）=600，
色盲基因的总数：Xb=15×1+5×2+11×1=36，
色盲基因的基因频率为36÷600=6%。
一、种群与种群基因库
基因频率的计算方法（概念法）
②若某基因只位于X染色体上
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
比例(%) 42.32 7.36 0.32 46 4
则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是(　　)
A. 6%、8% B. 92%、8% C. 78%、92% D. 8%、92%
B
【选择12】：调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：
基因频率的计算方法（通过基因型频率计算）
只能用于，基因位于常染色体上或X、Y同源区段上。
【例3】假如一个昆虫种群中有AA占30％，Aa60％，aa占10％。那么A、a的基因频率是多少？
基因频率 = 纯合子频率 + 1/2杂合子频率
A=AA%+1/2Aa%
a=aa%+1/2Aa%
=30%+30%=60%
=10%+30%=40%
AA+Aa+aa=
A+a=
1
1
一、种群与种群基因库
3. 某一瓢虫种群中有黑色和红色两种体色的个体，这一性状由一对等位基因控制，黑色(B)对红色(b)为显性。如果基因型为BB的个体占18%，基因型为Bb的个体占78%，基因型为bb的个体占4%。基因B和b的频率分别为 ( )
A. 18%、82% B. 36%、64%
C. 57%、43% D. 92%、8%
C
对点训练：
课本P114
[解析]　亲本中BB占18%，Bb占78%，所以bb占4%，则B基因的频率为
18%＋78%×1/2＝57%，b基因的频率为1－57%＝43%。
一、种群与种群基因库
1．蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹(aa)个体占15%，若蜗牛个体间进行自由交配得到F1，则进行自由交配前种群中A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是(　　)
A．30%，21% B．30%，42%
C．70%，21% D．70%，42%
D
对点训练：
[解析]　亲本中AA占55%，aa占15%，所以Aa占30%，则A基因的频率为
55%＋30%×1/2＝70%，a基因的频率为1－70%＝30%。蜗牛间进行自由交配，在不考虑基因突变的情况下，F1 中Aa基因型的频率为2×70%×30%＝42%。
一、种群与种群基因库
①种群非常大
②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代
③没有迁入和迁出
④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的
⑤基因A和a都不产生突变
思考·讨论：用数学方法讨论基因频率的变化
根据孟德尔的分离定律计算：
1. 该种群产生的A配子和a配子的比值各是多少？
2. 子代基因型的频率各是多少？
3. 子代种群的基因频率各是多少？
假设上述昆虫种群
一、种群与种群基因库
思考·讨论：用数学方法讨论基因频率的变化
将计算结果填入下表：
亲代基因型的频率 AA(30%） Aa（60%） aa（10%）
配子的比率
亲代产生配子总数 子一代基因型频率
子一代基因频率 A（30%）
A（30%）
a（10%）
a（30%）
A（60%）
a（40%）
AA（36%）
Aa（48%）
aa（16%）
A（60%）
a（40%）
讨论：1. 子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
一、种群与种群基因库
思考·讨论：用数学方法讨论基因频率的变化
亲代基因型的频率 AA(30%） Aa（60%） aa（10%） 配子的比率 亲代产生配子总数 子一代基因型频率 子一代基因频率 子二代基因型频率
子二代基因频率 A（30%）
A（30%）
a（10%）
a（30%）
A（60%）
a（40%）
AA（36%）
Aa（48%）
aa（16%）
A（60%）
a（40%）
AA（36%）
Aa（48%）
aa（16%）
A（60%）
a（40%）
由此可见，如果满足上述五个条件，各等位基因的基因频率和基因型频率在一代代遗传中都是稳定不变的，或者说保持着遗传平衡状态。这就是哈代——温伯格定律，也叫遗传平衡定律。
一、种群与种群基因库
种群的基因频率会同子一代一样
讨论：1. 子二代、子三代以及若干代以后，种群的基因频率会同子一代一样吗？
基因频率的计算方法（通过遗传平衡定律计算）
只能用于，基因位于常染色体上或X、Y同源区段上。
设A的基因频率为p，a的基因频率为q，自由交配时，子代基因型情况？
一、种群与种群基因库
可用数学方程式表示：
雌配子 雄配子 A(p) a(q)
A(p)
a(q)
AA(p2)
Aa(pq)
Aa(pq)
aa(q2)
(p＋q)2=p2＋2pq＋q2=1
(A＋a)2=AA＋Aa＋aa=1
p2代表AA的频率，q2代表aa的频率，2pq代表杂合子Aa的频率。
p + q = A% + a% = 1
6．在某一遵循遗传平衡定律的人群中，已调查得知，隐性性状者为16%，则该性状不同类型的基因型频率分别是(按AA、Aa、aa顺序排列)(　　)
A．0.36、0.48、0.16 B．0.48、0.36、0.16
C．0.16、0.48、0.36 D．0.16、0.36、0.38
A
对点训练：
[解析]　人群中隐性性状者(aa)的比例为16%，则q2＝0.16，q＝0.4，而p＝1－0.4＝0.6，根据遗传平衡定律，可计算出AA的基因型频率为0.36，Aa的基因型频率为0.48，aa的基因型频率为0.16。
一、种群与种群基因库
一、种群与种群基因库
交配方式 基因频率 基因型频率
自交
自由交配 （处于遗传平衡时）
自交VS自由交配 基因频率和基因型频率的变化规律
改变
纯合子增多杂合子减少
不改变
不改变
不改变
注意：遗传平衡所指的种群是理想的种群，在自然条件下，这样的种群是不存在的。这也从反面说明，在自然界中，种群的基因频率迟早要发生变化，也就是说种群的进化是必然的。
二、种群基因频率的变化
遗传平衡群体
无法进化
怎样进化
先打破平衡
种群较小
不自由交配
有突变
有自然选择
有迁入、迁出
基因频率发生改变
能使种群基因频率发生变化的因素有许多，我们着重学习突变和基因重组及自然选择。
总结物种进化的实质：
①种群非常大
②所有的雌雄个体间都能自由交配并产生后代
③没有迁入和迁出
④不同翅色的个体生存和繁殖的机会是均等的
⑤基因A和a都不产生突变
思考·讨论：用数学方法讨论基因频率的变化
假设上述昆虫种群
一、种群与种群基因库
上述计算结果是建立在5个假设条件基础上的。对自然界的种群来说，这5个条件都成立吗？你能举出哪些实例？
不可能都成立。
一、种群与种群基因库
思考·讨论：用数学方法讨论基因频率的变化
不可能都成立。
例如：翅色与环境色彩较一致的，被天敌发现的机会就少些。
基因的频率是增加还是减少，要看这一突变对生物体有益还是有害。
突变产生新的基因，会使种群的基因频率发生变化。
【注意：突变≠基因突变，突变包括基因突变和染色体变异】
【突变和重组是随机的，不定向的】
什么会引起种群基因频率发生定向改变，从而决定生物进化的方向？
自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
思考：突变产生的变异有利或有害是绝对的吗？
某海岛上残翅和无翅的昆虫
突变的有利与有害是相对的而不是绝对的，这往往取决于生物的 。
在正常情况下，残翅和无翅很难生存下去；
生存环境
在经常刮大风的海岛上，因不能飞行而避免了淹死。
1.基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。
二、种群基因频率的变化
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究自然选择对种群基因频率变化的影响
英国的曼彻斯特地区有一种桦尺蛾（其幼虫叫桦尺蠖）。它们夜间活动，白天休息在树干上。杂交实验表明，其体色受一对等位基因S和s控制，黑色(S)对浅色(s)是显性的。
19世纪中叶以前:
浅色型，该种群中S基因在5%以下。
20世纪中叶:
黑色型，S基因的频率上升到95%以上。
树干上长满了浅色的地衣
工厂排出的煤烟使地衣不能生存，结果树皮裸露并被熏成黑褐色
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
思考·讨论：探究自然选择对种群基因频率变化的影响
【提出问题】
桦尺蛾种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？
【做出假设】
自然选择可以使种群的基因频率定向改变。
【讨论探究思路】
通过创设数字化问题情境的方法来探究（其中数字是假设的）
1870年，桦尺蛾种群的基因型频率如下：SS 10%，Ss 20%，ss 70%。在树干变黑这一环境条件下，假如树干变黑不利于浅色桦尺蛾的生存，使得种群中浅色个体每年减少10%，黑色个体每年增加10%。第2~10年间，该种群每年的基因型频率是多少？基因频率是多少？
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
思考·讨论：探究自然选择对种群基因频率变化的影响
第1年 第2年 第3年 第4年 ··· ···
基因型频率 SS
Ss
ss
基因 频率 S
s
10 %
20 %
70 %
20 %
80 %
11.5 %
22.9 %
65.6%
23%
77%
13.1 %
26 %
60.9%
26.1%
73.9%
14.7 %
29.2 %
56.1%
29.3%
70.7%
升高
下降
【分析结果，得出结论】
计算结果支持上述假设，在自然环境的选择作用下，该种群的S基因的频率逐年上升，控制浅色的s基因频率逐年下降，这说明自然选择可以使种群的基因频率发生定向改变。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
思考·讨论：探究自然选择对种群基因频率变化的影响
1. 树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率吗？为什么？
树干变黑会影响桦尺蛾种群中浅色个体的出生率。因为树干变黑后，浅色个体容易被发现，被捕食的概率增加，许多浅色个体可能在没有交配、产卵前就已被天敌捕食，导致其个体数减少，影响出生率。
2.在自然选择过程中，直接受选择的是基因型还是表型？为什么？
直接选择的是表型（体色），而不是基因型。因为天敌在捕食桦尺蛾时，看到的是桦尺蛾的体色而不是控制体色的基因。
【自然选择使基因频率定向改变】
种群基因频率发生变化导致生物进化
结论：自然选择决定生物进化的方向
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
3.自然选择决定生物进化的方向
各种变异类型
不利变异（基因）
有利变异（基因）
淘汰
种群的基因频率定向改变
生物向着一定方向进化
多次选择和积累，通过遗传
自然选择
提供
生物进化的原材料
决定
生物进化的方向
生物进化的实质
可遗传变异
小结：在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
课堂小结
1.生物进化的基本单位是种群（也是繁殖的基本单位）。
2.基因库、基因频率的概念，基因频率与基因型频率的换算关系。
3.基因突变产生新的等位基因，这就可以使种群的基因频率发生变化。
4.可遗传变异（即突变和基因重组）是生物进化的原材料。
(突变的有害还是有利不是绝对的，这往往取决于生物的生存环境。）
5.自然选择决定生物进化的方向。
6.生物进化的实质是种群基因频率的改变。
基因突变
染色体变异
基因重组
突变
可遗传变异
1．蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹(aa)个体占15%，若蜗牛个体间进行自由交配得到F1，则进行自由交配前种群中A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是(　　)
A．30%，21% B．30%，42%
C．70%，21% D．70%，42%
D
回顾训练：
[解析]　亲本中AA占55%，aa占15%，所以Aa占30%，则A基因的频率为
55%＋30%×1/2＝70%，a基因的频率为1－70%＝30%。蜗牛间进行自由交配，在不考虑基因突变的情况下，F1 中Aa基因型的频率为2×70%×30%＝42%。
一、种群与种群基因库
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究实验：探究抗生素对细菌的选择作用
1. 实验原理
一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性。在实验室连续培养细菌时，如果向培养基中添加抗生素，耐药菌有可能存活下来。
2. 实验目的
通过观察细菌在含有抗生素的培养基上的生长状况，探究抗生素对细菌的选择作用。
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
探究实验：探究抗生素对细菌的选择作用
抑菌圈直径/cm 第一代 第二代 第三代
1 2.26 1.89 1.62
2 2.41 1.91 1.67
3 2.42 1.87 1.69
平均值 2.36 1.89 1.66
说明：抗生素对细菌有选择作用，抗生素对细菌抑制作用越来越弱。
思考：抑菌圈发生了什么变化？说明了什么？
变化：连续培养几代后，培养基上的抑菌圈直径越来越小
5. 结果和结论
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
1. 为什么要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌
抗生素能够杀死细菌，在抑菌圈边缘抗生素浓度较低，可能存在具有耐药性的细菌，因此要从抑菌圈边缘的菌落上挑取细菌。
2. 你的数据是否支持“耐药菌是普遍存在的”这一说法 说说你的理由。
支持。因为抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌。
3. 在本实验的培养条件下，耐药菌所产生的变异是有利还是有害的？你怎么理解变异是有利还是有害的
在本实验条件下，耐药菌产生的变异一般来说是有利的; 有利于生物在特定环境中生存和繁殖的变异，在此环境中就是有利变异。
思考·讨论：
三、自然选择对种群基因频率变化的影响
9．青霉素是一种抗生素。几十年来，青霉素的反复使用致使某些细菌对青霉素的抗性越来越强。请回答下列问题：
(1)青霉素使用之前，细菌对青霉素的抗性存在着_______；患者使用青霉素后，体内绝大多数细菌被杀死，这叫作________________；极少数抗药性强的细菌活了下来并繁殖后代，这叫作____________。青霉素的使用对细菌起了__________，这种作用是通过细菌与青霉素之间的___________实现的。
(2)自然选择是把自然界中早已存在的________变异选择出来，并使之逐代积累、加强，最终形成生物新品种。
(3)上述过程表明自然选择是一个____________________________的过程。
差异
不适者被淘汰
适者生存
用现代生物进化理论解释“长期使用杀虫剂，发现灭虫效果越来越差”的原因是 。
选择作用
生存斗争
有利
适者生存、不适者被淘汰
经自然（杀虫剂）选择作用，种群中抗药性基因频率升高
思考·讨论：

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